TØI-rapport 1047/2009 Forfatter(e): Harald Thune-Larsen, Rolf Hagman, Inger Beate Hovi, Knut Sandberg Eriksen Oslo 2009, 64 sider Sammendrag: Energieffektivisering og CO 2 -utslipp for innenlands transport 1994-2050 TØI har anslått potensialet for redusert energibruk og direkte CO 2 -utslipp per person- og tonnkm for perioden 2004-2050. Mulighetene for energieffektivisering og reduksjon av direkte CO 2 -utslipp er størst for lette kjøretøy. Her kan massiv overgang til elektrisk fremdrift redusere de direkte CO 2 -utslippene med inntil 97 prosent og energibruken med inntil 76 prosent fra 2004 til 2050 ved uendret transportvolum og belegg. Potensialet for energieffektivisering og reduserte direkte CO 2 -utslipp innen luftfart anslås til maksimalt 67 prosent fra 2004 til 2050 ved uendret transportvolum og belegg. Videre anslås potensialet for reduserte direkte CO 2 -utslipp per person- og tonnkm i perioden til maksimalt 42 prosent for tunge kjøretøy og 34 prosent for skip, mens jernbanen kan fjerne dem helt ved full elektrifisering. Innledning Transportøkonomisk institutt har utarbeidet scenarioer for utviklingen i gjennomsnittlig energibruk og CO 2 -utslipp per transportenhet (kjøretøykilometer, personkilometer og tonnkilometer) innenlands for hvert transportmiddel. Scenarioene for teknologisk utvikling er utarbeidet i tre scenarioer, går frem til 2050 og bygger i høy grad på NOU 2006:18 Et klimavennlig Norge, Future Climate- Engineering Solutions 2009 og OECD-rapporten Can Cars Come Clean. I scenarioene presenteres det gjennomsnittstall for all transport med vedkommende transportmiddel. Det skilles altså ikke mellom for eksempel korte og lange reiser eller mellom by og land. Forutsetninger Utslippsfaktorene i rapporten angir direkte energibruk og CO 2 -utslipp (Tank to Wheel/Propell) knyttet til bruken av transportmiddelet. For transport som omfatter både personer og gods må energiforbruk og utslipp fordeles på person- og godstransport. For jernbane er det benyttet NSB s egen fordeling. For fly er det lagt til grunn at 1 personkm tilsvarer 0,0865 tonnkm og for sjøtransport er det lagt til grunn at 1 personkm tilsvarer 1 tonnkm. Rapporten kan bestilles fra: Transportøkonomisk institutt, Gaustadalléen 21, NO 0349 Oslo Telefon: 22 57 38 00 Telefax: 22 60 92 00 I
Utslippfaktorene for CO 2 for elektriske biler og hydrogenbiler blir dermed null til tross for at selve produksjonen av elektrisitet og hydrogen i varierende grad vil medføre CO 2 -utslipp. Samtidig får transportmidler som benytter drivstoff laget av biomasse omtrent samme utslippsfaktorer for CO 2 som fossilt drivstoff selv om mengden av CO 2 -utslipp/absorbsjon knyttet til selve produksjonen av drivstoffet vil være forskjellig. Teknologiske utsikter Lette kjøretøy For lette kjøretøy finnes det potensial for å redusere utslipp av CO 2 ved at bilene blir mindre og lettere samt at de får mer effektive fremdriftssystemer. Reduserte utslipp av klimagasser kan oppnås med tekniske løsninger og drivstoff innen følgende områder: - Mer energieffektive kjøretøy, spesielt hybriddrift - Lettere kjøretøy med svakere motorytelse - Overgang fra fossile drivstoff til biodrivstoff (slår ut på indirekte utslipp): - Overgang til hydrogen eller elektrisk drift (kan slå ut på indirekte utslipp) Tunge kjøretøy For tunge kjøretøy er vekten av den last som skal transporteres av avgjørende betydning for energiforbruk og utslipp av CO 2. Store dieselmotorer er allerede med 45 prosent virkningsgrad forholdsvis effektive. Over lange avstander og ved kjøring i jevn hastighet er potensialet for ytterligere reduksjon av drivstofforbruket til tunge kjøretøy derfor begrenset, men det forskes på bruk av alternative drivstoff og ny teknologi. Bybusser og distribusjonsbiler kan med avansert hybridteknologi oppnå store reduksjoner i energiforbruk ved bykjøring. Innenriks sjøtransport og fiske Flåten av skip, nasjonalt og internasjonalt, er kompleks i oppbygging, og ulike funksjoner dekkes av omkring 100 ulike skipstyper. Sammensetningen av flåte både med hensyn til ulike funksjonskrav og spredning i alder, vanskeliggjør enkle og generelle betraktninger knyttet til reduksjon av totale utslipp. Naturgass som alternativt drivstoff innenfor sjøtransport er likevel en ny og framtidsrettet mulighet som har et potensial til å bidra til reduksjon av CO 2 - (og NOx-) utslippet. Ved overgang fra marin dieselolje (MDO) til naturgass som drivstoff oppnås en reduksjon av CO 2 på ca. 25 prosent. Innenriks flytransport Foreliggende flåteutskiftingsplaner gir omfattende utslippsreduksjoner og sammen med omlegging av taksing og rutiner i luftrommet kan energibruk og utslipp per transportenhet bli redusert med 30-40 prosent innen 2020. Siden vil mer effektive II Copyright Transportøkonomisk institutt, 2009
motorer og flydesign kunne bidra til ytterligere 20-40 prosent reduksjoner per transportenhet. Jernbane NSB planlegger 15 prosents reduksjon i elektrisitetsforbruket i samarbeide med Enova mens dieseltog har mange av de samme mulighetene som tunge kjøretøy. For tog er det er dessuten mulig å elektrifisere gjenværende banestrekninger som ennå ikke har elektrisitetstilførsel. Referansescenarioet Referansescenarioet tilsvarer i hovedsak Lavutslippsutvalgets Referansebane. I 2050 har man 15 prosent lavutslipps-kjøretøy, og 17 prosent av drivstoffet er ikke-fossilt. Bedringen i energieffektiviteten antas å bli 40 prosentpoeng for lette kjøretøy mens busser i bytrafikk antas å få en forbedring på 30 prosentpoeng og tunge kjøretøy ved landeveiskjøring får en forbedring på 5-10 prosentpoeng. De resterende reduksjonene blir tatt ved hjelp av biodrivstoff, som i henhold til Lavutslippsutvalget forutsetninger er klimanøytralt For sjøfart og fiske legges det til grunn en gradvis energieffektivisering som vil bli på 10 prosent i 2050 i forhold til 2005. Reduksjon i utslipp av klimagasser vil, på grunn av økt bruk av metan (naturgass) som drivstoff, bli noe høyere enn tilsvarende reduksjoner av energiforbruket. For luftfart legges det til grunn 30 prosents reduksjon i energiforbruk og utslipp til 2020 og 20 prosent til i 2050. For dieseltog legges det til grunn samme utvikling som for tunge kjøretøy. For elektriske tog legges det til grunn 15 prosents forbedring til 2020. Lavutslippsscenarioet Lavutslippscenariet er identisk med Lavutslippsutvalgets Lavutslippsbane. Her kombineres innfasing av lav- og nullutslippskjøretøy med innfasing av CO 2 - nøytralt drivstoff til erstatning for fossile drivstoff. Nullutslippskjøretøyene forutsettes å ha elektrisk drift og vil derved ikke bare få null utslipp, men vil også i 2050 kunne redusere energiforbruket med 50-60 prosent i forhold til referansescenarioet. Reduksjonene i utslippene av CO 2 fra tunge kjøretøy anslås til 15 prosent i forhold til Referansebanen. For sjøfart og fiske reduseres utslippene og energiforbruk per transportenhet med 20 prosent i 2050 i forhold til referansescenarioet. Reduksjon i utslipp av klimagasser vil, på grunn av økt bruk av metan (naturgass) som drivstoff, bli noe høyere enn tilsvarende reduksjoner av energiforbruket. I Luftfart legges det i 2020 til grunn 40 prosents effektivisering i forhold til 2007. Fra 2020 til 2050 faller drivstofforbruket med ytterligere 40 prosent hvorav halvparten er tatt ut i 2035. Copyright Transportøkonomisk institutt, 2009 III
For jernbane legges det til grunn full overgang til elektrisitet i 2050 og halvparten av dette er gjennomført i 2035. I tillegg forventes det 10 prosents energieffektivisering fra 2020 til 2035 for elektrisk jernbane. Kompromisscenarioet Kompromiss er et scenario som er en kompromiss mellom Referansescenarioet og de klimamål som oppfylles i Lavutslippsscenarioet. I Kompromisscenarioet har vi forsøkt å ta med den utvikling av teknologi som har skjedd fra Lavutslippsutvalgets rapport ble publisert i 2006. En stor andel av de lette bilene vil i Kompromiss få elektrisk fremdrift frem mot 2035. Utslippene av CO 2 vil reduseres med 60 og 80 prosent i forhold til Referansebanen. Energieffektiviteten vil for lette biler, som konsekvens av overgangen til hel eller delvis elektrisk drift øke med 50 og 60 prosent i forhold til Referansebanen. Såkalte plug-in hybridbiler forventes å kunne kjøre 40-60 km på batteridrift samtidig som de på langkjøring kan bruke en kombinasjon av elektrisk drift og forbrenningsmotor. Reduksjonene i utslippene av CO 2 fra tunge kjøretøy anslås til 5 prosent i forhold til Referansebanen. For sjøfart og fiske legges det til grunn en gradvis energieffektivisering som vil bli på ytterligere 10 prosents i 2050 i forhold til Referansescenarioet. Reduksjon i utslipp av klimagasser vil, på grunn av økt bruk av metan (naturgass) som drivstoff, bli noe høyere enn tilsvarende reduksjoner av energiforbruket. For luftfart legges det i 2020 til grunn 35 prosents effektivisering i forhold til 2007. Fra 2020 til 2050 reduseres energiforbruk og CO 2 -utslipp med ytterligere 30 prosent hvorav halvparten er tatt ut i 2035. For jernbane legges det til grunn 10 prosents energieffektivisering fra 2020 til 2035 og halv elektrifisering i 2050. Resultatene er for persontransport gjengitt i tabell S1-S2, mens tabell S3-S4 gjengir resultatene for godstransport. IV Copyright Transportøkonomisk institutt, 2009
Tabell S1. Energiforbruk per personkilometer 1994-2050 i tre scenarioer. MJ/pkm Historisk Referansescenariet Kompromisscenarioet Lavutslippscenarioet Persontog 0,70 0,63 0,62 0,50 0,49 0,49 0,50 0,45 0,42 0,49 0,42 0,34 Mopeder 0,82 0,82 0,82 0,61 0,57 0,49 0,46 0,37 0,29 0,43 0,29 0,20 Motorsykler 1,29 1,29 1,29 0,97 0,90 0,77 0,73 0,59 0,46 0,68 0,45 0,31 Rutebusser 0,98 0,85 1,06 0,87 0,82 0,77 0,87 0,78 0,74 0,83 0,78 0,70 Personbil 1,49 1,46 1,37 1,05 0,98 0,84 0,79 0,64 0,50 0,73 0,49 0,34 Drosjer 2,98 2,65 2,32 1,74 1,62 1,39 1,30 1,05 0,83 1,22 0,81 0,56 Fly 2,69 2,78 2,61 1,52 1,36 1,21 1,35 1,14 0,94 1,24 0,95 0,70 Hurtigruta 6,53 5,72 5,02 5,02 4,76 4,51 4,76 4,29 3,61 4,76 4,05 3,61 Ferger 9,13 8,02 8,48 8,48 8,06 7,63 8,06 7,25 6,11 8,06 6,85 5,73 Hurtigbåt 10,66 10,46 12,35 12,35 11,73 11,11 11,73 10,56 8,89 11,73 9,97 8,89 Tabell S2. CO 2 -utslipp per personkilometer 1994-2050 i tre scenarioer. g CO2/pkm Historisk Referansescenariet Kompromisscenarioet Lavutslippscenarioet Persontog 14 10 8 7 7 6 7 6 3 7 3 0 Mopeder 59 59 59 44 41 35 31 17 7 31 12 2 Motorsykler 68 66 63 47 44 38 33 18 8 33 13 2 Rutebusser 72 63 78 64 61 57 64 58 54 58 51 46 Personbil 108 105 100 77 72 61 54 29 12 54 21 3 Drosjer 210 195 172 129 120 103 90 48 21 90 36 5 Fly 196 203 191 111 100 89 98 84 69 91 70 51 Hurtigruta 479 419 367 367 345 323 349 276 226 331 276 242 Ferger 669 588 621 621 584 547 590 467 383 559 467 410 Hurtigbåt 781 767 904 904 850 796 859 680 557 814 680 597 Tabell S3. Energiforbruk per tonnkilometer 1994-2050 i tre scenarioer. MJ/tkm Historisk Referansescenariet Kompromisscenarioet Lavutslippscenarioet Lastebil 2,04 1,60 1,84 1,41 1,17 0,95 1,30 1,00 0,80 1,23 0,94 0,72 Skip 1,04 0,80 NA 0,80 0,76 0,72 0,76 0,68 0,57 0,76 0,64 0,57 Fly 31,10 32,10 30,20 17,50 15,80 14,00 15,50 13,20 10,90 14,30 11,00 8,00 Jernbane 0,34 0,32 0,26 0,18 0,12 0,09 0,26 0,20 0,15 0,18 0,12 0,09 Ferger 9,13 8,02 8,48 8,48 8,06 7,63 8,06 7,25 6,11 8,06 6,85 6,11 Hurtigruta 6,53 5,72 5,02 5,02 4,77 4,52 4,77 4,29 3,61 4,77 4,05 3,61 Copyright Transportøkonomisk institutt, 2009 V
Tabell S4. CO 2 -utslipp per tonnkilometer 1994-2050 i tre scenarioer. g CO 2 /tkm Historisk Referansescenariet Kompromisscenarioet Lavutslippscenarioet Lastebil 150 117 135 97 74 54 85 54 35 78 47 27 Skip 87 74 57 57 53 50 54 43 35 51 43 37 Fly 2270 2350 2210 1280 1150 1020 1130 960 790 1050 800 580 Jernbane NA 13 12 8 7 6 7 4 3 5 1 0 Ferger 669 588 621 621 584 546 590 467 383 559 467 410 Hurtigruta 479 419 367 367 345 323 349 276 226 330 276 242 VI Copyright Transportøkonomisk institutt, 2009